Toiminnallisia LUMA-tuokioita lähieskareille Meritorin koulussa

Marraskuun 2013 valtakunnallisten LUMA-viikkojen aikaan Meritorin koulussa Espoossa tehtiin lähialueyhteistyötä, ja paikalle kutsuttiin iloisia ja innokkaita lähipäiväkotien eskariryhmiä tutustumaan LUMAan toiminnallisten tuokioiden merkeissä. Halukkaita eskariryhmiä oli enemmän kuin pystyttiin ottamaan vastaan.

Meritorin koulun Tutki– ja kokeile –aamupäiviä järjestettiin kuusi ja ne olivat kestoltaan 2 tuntia.

Jokaisena aamupäivänä koululle saapui aamuyhdeksältä n. 20-24 eskaria, jotka jaettiin kahteen ryhmään. Toinen ryhmä teki ensin toiminnallista matematiikkaa liikuntasalissa ja toinen ryhmä työskenteli laboratorioluokassa. Välipalana tankattiin pipareita ja mehua, ja ryhmät vaihtoivat keskenään paikkaa.

Kokeellista kemiaa eskareiden kanssa

Laboratorioluokassa lapset pääsivät ohjatusti kokeilemaan tutkimusvälineitä ja tekemään pikkututkimuksia valkoiset työtakit päällä.

Aluksi tutkimme pienryhmätyönä pintajännitystä ja sen rikkoutumista maidon, elintarvikevärin ja Fairy-tiskiaineen avulla. Tämän jälkeen jokainen lapsi pääsi itse opettelemaan pipetointia ja tutkimaan pesuaineen, sitruunan, leivinjauheen ja etikan happamuutta punakaalimehun avulla. Lapset saivat yllätyksekseen muutettua punakaalimehun värin pinkiksi tai vihreäksi vain yhtä ainetta lisäämällä.

Suurimman yllätyksen tuotti leivinjauheen aiheuttama kuohunta yli tutkimuskennon laitojen! Yhteisenä tutkimuksena tehtiin tulivuori etikan, Fairyn ja ruokasoodan avulla. Näiden tutkimusten jälkeen siirryimme vesitutkimushuoneeseen, jossa jokaisen lapsen piti itse saada muovailuvahapallo kellumaan vesiastiassaan. Kun muovailuvahalaiva oli valmis, alettiin testaamaan montako lasikuulaa oma laiva jaksoi kantaa lastina.

Toiminnallista matematiikkaa liikuntasalissa

Alkulämmittelynä heitettiin noppia. Nopan osoittaman silmäluvun mukaisesti tehtiin liikunnallisia liikkeitä, vatsoja, taputussarjoja, hyppyjä jne.

Ensimmäisessä varsinaisessa tehtävässä mietittiin, mitä tarkoittaa käsite kitka. Hernepussia heitettiin maata pitkin ja yritettiin saada se pysähtymään mahdollisimman lähelle sovittua viivaa. Opittiin, että kitka vastustaa liikettä. Tämän jälkeen sama toistettiin sählypallon kanssa. Opittiin, että hernepussi liukuu, mutta pallo pyörii. Pallo oli vaikeampi saada pysähtymään kuin hernepussi.

Toinen tehtävä oli parityöskentely, jossa palloja heitettiin ämpäriin, onnistumiset laskettiin ääneen ja kokeiltiin erilaisia heittotyylejä.

Kolmannessa tehtävässä harjoiteltiin mittaamista ja ryhmässä toimimista. Pituushyppyä mitattiin mittanauhalla. Metrimitalla mitattiin pidempiä etäisyyksiä niin, että metrimittaa piti aina siirtää eteenpäin ja sormella piti pitää merkkiä lattiassa.

Eskariopettajien palautekyselyn vastausten mukaan lapset olivat innostuneet LUMA-tutkimuksista todella paljon, ja jotkut olivat jatkaneet niitä niin eskarissa kuin kotonakin!

Tehtäviä pidettiin juuri sopivina, ja sekä tyttöjä että poikia kiinnostavina. Erityisen mieluisana lapset pitivät koetta, jossa tehtiin muovailuvahasta vene, joka kantoi kuulia.

Sitä pidettiin myös hyvänä, että tarjosimme erilaisia tehtäviä. Osa lapsista oli kertonut, että toiminnallinen matematiikka oli kivointa ja osa taas piti enemmän kemiallisista kokeista.

Myös vanhemmat olivat kiitelleet, kun lapset olivat kotona kertoneet tutkimuksista yms. Joku lapsi oli jopa sanonut vanhemmilleen, että haluaisi meidän kouluun, vaikka se ei olekaan hänen lähikoulunsa. Aamupäivä oli eskarien opettajien mukaan juuri sopivan pituinen ja vaihdos salista laboratorioluokkaan katkaisi tekemisen sopivasti.

Tutki ja kokeile -aamupäivää pidettiin hyvin organisoituna. Eskarien opettajat kokivat myös saaneensa meiltä ideoita omaan työhönsä. Palautteessa toivottiin lisäksi, että järjestäisimme näitä pajoja joka syksy eskarilaisille.

Mikäli järjestämme näitä toiminnallisia LUMA-tutustumisia jatkossakin, tavoitteemme on ensi kerralla ottaa koulumme oppilaita mukaan ohjaamaan eskareita.

Teksti ja kuvat: Annukka Sukselainen.

EK: LUMA-keskusten verkosto palvelee elinkeinoelämän osaamistavoitteita

Elinkeinoelämän keskusliitto toi LUMA-keskus Suomen merkitystä vahvasti esille uutisjutussa 14.2. 2014. EK:n mukaan matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian osaamistason nostaminen edellyttää määrätietoisia toimia. LUMA-keskus Suomi rakentaa edellytyksiä tulevaisuuden osaamiselle kehittämällä tiede- ja teknologiaopetusta ja kouluttamalla opettajia.

Suomi tarvitsee parempaa matemaattis-luonnontieteellistä ja teknologian osaamista

Viime vuosien kotimaisten ja kansainvälisten oppimistulosarviontien pohjalta on tunnistettavissa matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen osalta mm. seuraavia kehittämiskohteita:

  • Matematiikkaa koskevat asenteet heikkenevät perusopetuksen aikana vuosittain.
  • Suomessa on kansainvälisesti verrattuna vähän matematiikassa ja luonnontieteissä erittäin hyvin suoriutuvia oppilaita.
  • Pojilla on myönteisempi käsitys omasta osaamisestaan kuin tytöillä.
  • Yhteistoiminnalliset opetusmenetelmät tuottavat hyviä tuloksia sekä osaamisen että asenteiden suhteen.
  • Opetusryhmien joustava muodostaminen näyttää tuottavan keskimäärin hieman paremmat oppimistulokset kuin pitäytyminen kiinteissä heterogeenisissä ryhmissä.
  • Matematiikan opetusta tulisi kehittää oppilaskeskeisempään, oppilaita aktivoivaan sekä matemaattista minäkuvaa vahvistavaan suuntaan.
  • Luonnontieteiden opetuksessa on kiinnitettävä huomiota erityisesti opetusmenetelmiin, jotta voidaan lisätä nuorten kiinnostusta opiskella luonnontieteitä.

Matemaattis-luonnontieteellisten, eli niin sanottujen LUMA-aineiden osaamisen pohja luodaan perusopetuksessa. EK kantaa huolta koko ikäluokan jatko-opiskeluvalmiuksien parantamisesta aineissa. Matemaattis-luonnontieteellistä osaamista tarvitsevat sekä lukioon että ammatillisen koulutukseen jatkavat nuoret.

“Kansallisena tavoitteena tulee olla osaamistason nostaminen perusopetuksessa ja lukion pitkän matematiikan suorittaneiden määrän lisääminen sekä erityisesti tyttöjen kemian ja fysiikan opiskelun lisääminen”, EK:n asiantuntija Mirja Hannula toteaa.

“Vahvaa matemaattis-luonnontieteellistä osaamista tarvitaan eri toimialoilla ja se on perusta mm. talousosaamiselle sekä terveydenhuollon ja tekniikan jatko-opinnoille.”

Hannula vaatii, että perusopetuksessa ja lukiossa tuli lisätä mahdollisuuksia suorittaa yksilöllisiä syventäviä opintoja.

“Esimerkiksi lukiokursseja tulisi voida suorittaa jo perusopetuksen aikana ja yliopistokursseja vastaavasti jo lukion aikana.”

LUMA-keskus Suomi avainroolissa

LUMA-keskus Suomi on verkosto, joka tekee tavoitteellista työtä matemaattis-luonnontieteellisen osaamisen eteen. Siihen kuuluu kymmenen yliopistojen LUMA-keskusta eri puolilla Suomea. Tavoitteena on innostaa lapsia ja nuoria matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian opiskeluun ja harrastuksiin uusien tiede- ja teknologiakasvatuksen avulla, tukea opettajia elinikäiseen oppimiseen sekä vahvistaa tutkimuspohjaista matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian opetuksen kehittämistyötä.

LUMA-keskus Suomella on erittäin tärkeä rooli matemaattis-luonnontieteellisen osaamistason nostamisessa. Opettajankoulutus on avainasemassa, jotta saamme parempaa matemaattista ja luonnontieteellistä osaamista”, Hannula toteaa.

“Myös jokainen opettaja on tärkeä. Opettajien innostunutta otetta tarvitaan, jotta nuoret saadaan kiinnostumaan omasta tulevaisuudestaan”, Hannula muistuttaa.

Yliopistojen, koulujen ja elinkeinoelämän yhteistyötä

Myös yrityksillä on oma roolinsa osaamistason nostamisessa. Yritysten aktiivisuutta tarvitaan opettajankoulutuksen ja koulujen kumppaneina.

“Työelämässä tarvittavan osaamisen ja erityisesti matematiikan, luonnontieteiden ja teknologian merkityksestä tarvitaan puhumaan ympäri Suomea aktiivisia yritysjohtajia ja asiantuntijoita. Oman panoksensa yhteisen tavoitteen eteen voi kantaa esimerkiksi osallistumalla Taloudellisen tiedotustoimiston asiantuntijaverkostoon”, Hannula kannustaa.

Teksti: Mirja Hannula. Juttu ilmestyi alunperin Elinkeinoelämän keskusliiton uutisissa 14.2.2014.

Vuoden 2013 LUMA-toimijat esittäytyvät: Kemiaa ja fysiikkaa toiminnallisesti alakouluissa

Projektikoordinaattori Pirjo Häkkinen Keski-Suomen LUMA-keskuksesta palkittiin Vuoden LUMA-toimijana marraskuussa 2013. Jutussa esittäytyvä Häkkinen kertoo miten hän innostui kehittämään alakoulun kemian ja fysiikan kokeellista opetusta.

Peruskoulun opetussuunnitelman perusteet ohjaavat kemian ja fysiikan opettamista omana kokonaisuutena alakoulun viidenneltä luokalta lähtien sekä soveltamaan kokeellista ilmiöpohjaista kemian opetusta.

Vieraillessani lasteni vanhempana alakoulussa, opettajat kertoivat sekä kemian että fysiikan olevan liian teoreettisia aineita sekä yhden vuosiviikkotunnin olevan liian vähän kokeelliseen työskentelyn toteuttamiseen alakoulun 5. ja 6.luokkalaisille.

Kokeellisuutta arkipäivän ilmiöistä

Opettajat pitivät kynnyskysymyksinä mm. onko heillä riittävästi tietoa tai taitoja ”uusien” oppiaineiden opettamiseen. He mainitsivat omaavansa puutteelliset tiedot ja taidot yksinkertaisin välinein toteutettavista kemian ja fysiikan arkipäivään liittyvistä ilmiöistä.

Jätettyäni aktiiviurani yläkoulun kemian- ja fysiikan aineenopettajana mielenkiintoni alakoulujen kemian ja fysiikan kokeelliseen opettamiseen heräsivät.

Jyväskylään 2011 avatun Keski-Suomen LUMA-keskuksen (LUMA-KS) yhtenä tavoitteena on tukea aktiivisesti luokanopettajia LUMA-aineiden opettamiseen ja opiskeluun liittyvissä asioissa. Näitä toteutetaan alakouluihin kohdistuvilla vierailuilla, joissa keskiössä on kokeellinen työskentely.

Vuosina 2011–2013 olen tehnyt kaikkiaan 315 vierailua Keski-Suomen maakunnan alueella. Koulut ovat olleet kaksiopettajaisista kyläkouluista aina viisisarjaiseen kaupunkikouluun. Vierailut ajoittuivat keväisin helmi-huhtikuulle ja syksyisin syys-marraskuulle.

Peruskoulun opetussuunnitelman sisältöihin liittyvät työt on koottu kahden oppitunnin mittaisiksi kokonaisuuksiksi. Työt ovat sellaisia, että ne herättävät niin oppilaissa kuin heidän opettajissakin ihmettelyä ja kysymyksiä.

Kokeellisuuden ohella vierailujen tarkoitus on herättää oppilaiden kiinnostusta ja vahvistaa heidän innostustaan kemiaa ja fysiikkaa kohtaan. Tutuiksi ovat tulleet niin happohyökkäys, kitka, pintajännitys kuin sähkökin.

“Sain varmuutta siihen, että kokeellinen fyke-opetus ei ole monimutkaista, eikä suuria ennakkovalmisteluja tarvita. Toki oppikirjan kokeita tehty koko ajan, mutta vain ohessa, nyt ne ovat välillä pääosassa ja oppimisen uskaltaa antaa tapahtua ilman oppikirjaa.”
Opettaja, Äänekoski

Alakouluvierailujen lisäksi LUMA-KS on järjestänyt luokanopettajille Opetushallituksen rahoittamia täydennyskoulutuksia konkreettisista ja yksinkertaisista kemian ja fysiikan oppilastöistä. Nämä täydennyskoulutukset ovat olleet joko koulukohtaisia tai luokanopettajille avoimia. Täydennyskoulutusten pääpainona ovat olleet kokeelliset ja yksinkertaisin välinein toteutettavat arkielämään liittyvät kemian ja fysiikan ilmiöt.

”Oli mielenkiintoista. Hyvä ja motivoiva sisältö. Näki kuinka yksinkertaisesti voi kemiallisia kokeita tehdä.”  – Opettaja, Jyväskylä

2007 valmistettu verkkomateriaali Vettä verkossa tehtiin tuomaan luokanopettajille kemian ja fysiikan opetukseen virikkeellisyyttä ja konkreettisuutta arkipäiväisillä kemian ja fysiikan ilmiöillä. Opettaja voi hyödyntää materiaalissa olevia videopätkiä haluamallaan tavalla opetuksen osana. Materiaalin tarkoituksena on tukea luokanopettajia veteen liittyvien käsitteiden ja ilmiöiden hahmottamisessa.

Lisäksi LUMA-KS:n järjestämien alakoululaisten laboratoriovierailut kemian laitokselle ovat olleet tärkeässä roolissa luonnontieteellisen tutkimusinnon herättämiseksi.

Vierailu on ollut kokopäiväretki kemian laitokselle, joiden tarkoituksena on ollut tutustuttaa oppilaat kemian opiskeluun. Oppilaat ovat toimineet entisaikojen alkemisteina valmistaen pronssilta, hopealta ja kullalta näyttävät metallipalat. Työn ohessa heillä on ollut mahdollisuus tutustua erilaisiin kemian tutkimusmenetelmiin ja -laitteisiin. Näitä alakoululaisten laitosvierailuja on järjestetty vuosittain vuodesta 2006 lähtien, ja vierailijoita on saapunut kaikkialta Keski-Suomesta.

Toiminnallinen oppilasvierailu yliopistolla ja sen jatkuminen on koettu tärkeäksi sekä kouluissa että kemian laitoksella. Oppilaat huomaavat, missä kaikissa asioissa ja tekemisissään he joutuvat soveltamaan ja käyttämään kemian tietojaan ja taitojaan.

”Suojautuminen oli todella huolellista. Kaikilla piti labrassa olla suojakäsineet, suojalasit ja suojatakki. Mukavinta oli ”kullan” teko, koska siinä sai laittaa ”hopean” liekin päälle.” – Oppilas, Jyväskylä

Teksti ja kuva: Pirjo Häkkinen.

Miten induktioliesi toimii ja onko se turvallinen?

Tiedän, että vaihtovirta synnyttää muuttuvan magneettikentän keittoastiaan, joka on magneettista metallia. Mutta mysteeri minulle on, miten magneettikenttä kuumentaa kattilan? Onko magneettikenttä vaarallinen lieden vieressä häärivälle kokkaajalle? Kuinka laajalle magneettikenttä ulottuu? Kuinka voimakas se on? Voiko voimakkuutta verrata esim. muihin ympäristössämme oleviin magneettikenttiin? Olen kuullut, että sydämentahdistinpotilaiden ei tulisi käyttää induktioliettä? Pitääkö se paikkansa?

Induktiolieden levyn alla on kela, johon syötetään nopeasti muuttuva sähkövirta. Muutosnopeus on noin tuhatkertainen verkkovirtaan verrattuna. Kela synnyttää nopeasti muuttuvan magneettikentän, joka aiheuttaa levylle asetetun keittoastian pohjaan nopeasti muuttuvia virtoja. Nämä virrat lämmittävät nopeasti keittoastian pohjan, jonka täytyy olla magneettisesti häviöllistä metallia, esimerkiksi terästä. Alumiiniastiat eivät lämpene, eikä niitä siten tule käyttää induktioliedellä.

Induktiolieden magneettikenttä ei ole vaarallinen kokkaajalle. Magneettikenttä on voimakas levyn yläpuolella, mutta pienenee nopeasti lieden etureunasta poispäin. Lieden etureunassa voi olla hieman väestön altistumisen suositusarvoa suurempi magneettikenttä, kun käytetään etulevyjä ja liian pieni keittoastia jättää levyn etureunan tyhjäksi. Tällaisesta altistumisesta ei ole kuitenkaan todettu olevan terveydellistä haittaa. Altistuminen magneettikentälle on vähäistä, kun käytetään oikeankokoisia keittoastioita ja oleskellaan vähintään 30 cm etäisyydellä lieden etureunasta.

Useimmat sydämentahdistinmallit, varsinkin uudet, eivät näytä häiriintyvän induktiolieden läheisyydessä. Sydämentahdistinpotilaan on kuitenkin hyvä keskustella tahdistimen asentaneen lääkärin kanssa ennen induktiolieden käyttöönottoa.

Lauri Puranen, ylitarkastaja
Säteilyturvakeskus

 

Vuoden 2013 LUMA-toimijat esittäytyvät: Kasvu asiantuntijuuteen yhdessä LUMA:n kanssa

Merike Kesler sai vuoden LUMA-toimija palkinnon 8.11.2013. Hän on tehnyt merkittävää pioneerityötä tiedekasvatuksen kehittämisessä ja edistämisessä koko Suomessa. Hän on työskennellyt useita vuosia Kehittämiskeskus Opinkirjossa (entisessä Kerhokeskuksessa) tiedekasvatuksen kehittämisen parissa.

Vapaaehtoistoiminta

Aloitettuani opinnot Kumpulassa LUMA-keskusta ei ollut vielä, mutta idea oli jo syntynyt – aktiivit toimivat jo tiiviinä ryhmänä. Opiskelijalle se merkitsi sitä, että mahdollisuuksia talkootyöhön erilaisten tapahtumien järjestämisessä oli monia. Silloin opin todella arvostamaan vapaaehtoistyötä: se oli kokeilemista, kehittymistä ja oppimista, sellaista kokemusta, mitä ei missään muualla opinnoissa saa. Myöhemmin olen jatkanut vapaaehtoistyötä ainejärjestöissä ja Tiedeopetusyhdistyksessä. Aina kun näen opettajien tuottamia materiaaleja, kiitollisuus lämmittää sydäntä, koska tiedän, että moni näistä on syntynyt palkkatyön ulkopuolella ja kaikkien hyväksi.

Kiinnostuksen tukeminen

LUMA-keskuksen perustaminen oli merkittävä hetki. Valmistuneelle opettajalle se merkitsi myös tukiverkostoa, parempaa opettajuutta. Itselleni se tarkoitti myös uutta työtä tiedekerhoprojektissa. Silloin sukelsin kokeellisuuden kiehtovaan maailmaan, äärettömään monipuolisuuteen sekä poikki- ja monitieteellisyyteen. Nyt kymmenen vuotta myöhemmin mitään tätä mielenkiintoisempaa työtä on vaikea kuvitella. Tiedekerhojen avulla voidaan tukea ja herättää kiinnostusta, mutta en päässyt itse paljoakaan kerhoihin mukaan. Tiedeleirit sen sijaan tarjosivat tähän oivallisen mahdollisuuden. Lasten ja nuorten innostuksen näkeminen on väkevä inspiraation ja jaksamisen lähde. Se saa entistä enemmän miettimään, miten syntynyt kipinä tai liekki pidetään elossa.

Mihin tiedekasvatus on menossa?

Työtä mitä teen, ei voi tehdä yksin. Monen yhteistyökumppanin edustajasta on tullut läheinen kollega. Yhdessä on pohdittu, mietitty ja toteutettu tiedekasvatusta. Muutama vuosi taaksepäin pohdimme yhteistyökumppaneiden kanssa, mihin tiedekasvatus Suomessa on menossa ja mihin tällä toiminnalla tähdätään, mitä formaali ja informaali tässä kontekstissa tarkoittavat. Nyt samaa pohditaan ministeriön tasolla. Työni on paljon myös tulevaisuuden rakentamista. Yhdessä.

Yhtenäinen työurani on yhtä pitkä kuin LUMA-keskuksella vuosia. Se on ollut kasvu ja kehittyminen käsi kädessä. Voiko tiedekasvattajalla olla parempaa mentoria? Kiitos tunnustuksesta!

Teksti: Merike Kesler. Kuva: Helsingin yliopisto.

Vuoden 2013 LUMA-toimijat esittäytyvät: Keminmaan lukion LUMA-aineiden opettajat

Keminmaan lukion LUMA-aineiden opettajat Kari Alaperä, Tiina Hyyryläinen, Jorma Tiihala ja Sirkka Tiihala ovat tehneet merkittävää työtä LUMA-aineiden edistämisessä lukiossa. He ovat myös esimerkki loistavasta tiimityöstä LUMA-aineiden opetuksen yhteisöllisessä kehittämisessä ja edistämisessä. He saivat Vuoden LUMA-toimija -palkinnon 8.11.2013.

Keminmaan lukion LUMA-tiimiläiset ovat helposti innostuvia ja aikaansaavia. Opiskelijoita kannustetaan opiskelemaan pitkää matematiikkaa vaikka vähän huonommallakin menestyksellä. Pitkän matematiikan opinnot yhdistettyinä fysiikkaan ja/tai kemiaan takaavat useimmissa tapauksissa jatko-opiskelupaikan yliopistoon tai ammattikorkeakouluun. Tätä muistutamme opiskelijoillemme kannustimena lukion kurssien suorittamisesta. Tukiopetusta on joka viikko koulun jälkeen. Oppilaat ovatkin ahkerasti jääneet laskemaan ohjatusti.

Olemme järjestäneet LUMA-viikon vuosittain jo kymmenen vuoden ajan. Opiskelijoilta saamamme palautteen perusteella parasta antia ovat olleet entisten opiskelijoidemme esitykset omista LUMA-aineiden jatko-opinnoistaan. Tietokilpailuja on järjestetty vuosittain vähän erilaisilla toteutustavoilla. Ulkopuolisia luennoitsijoita on käynyt koululla ja lisäksi luentoja on kuunneltu etänä. Tämän vuoden uutuutena olivat koulun shakkimestaruuskisat. Vuosien kuluessa LUMA-viikoilla on tehty yhteistyötä myös Kemi-Tornion ammattikorkeakoulun ja Keminmaan kansalaisopiston kanssa.

Vuosittain käymme toisen vuoden fysiikan opiskelijoiden kanssa tutustumassa Oulun yliopiston sähkö- ja tietotekniikan laitoksella. Siellä on ollut lyhyitä luentoja kiinnostavista tutkimusaiheista. Lisäksi meitä on kierrätetty eri laboratorioissa.

Lukiomme on mukana Cern-tiedeopetusverkostossa. Lähes vuosittain opiskelijamme on päässyt osallistumaan venäläis-suomalaiseen matematiikan ja fysiikan kesäkouluun Venäjällä.

Parin vuoden ajan on tehty yhteistyötä myös Oulun yliopiston fysiikan laitoksen kanssa. Tutkija, FT Teemu Pennanen on käynyt lukiolla pitämässä luentoja ja työpajoja LUMA-viikon puitteissa. Opiskelijoillemme on ollut tärkeää kuulla millaista fysiikan opiskelu on yliopistossa. Teemu on myös kertonut lukiolaisille sopivalla tasolla omasta tutkimuksestaan ja kiinnostuksen kohteistaan. Fysiikan laitoksen tavoitteena on saada uusia lahjakkaita opiskelijoita. Meidän tavoitteemme toteutuu myös, kun opiskelijat innostuvat jatko-opinnoista yliopistossa.

Outokumpu Oy ja Oulun yliopiston LUMA-keskus ovat myös yhteistyökumppaneitamme.

Teksti: Kari Alaperä, Tiina Hyyryläinen, Jorma Tiihala ja Sirkka Tiihala. Kuva: Keminmaan lukio.

Monenlaista magnetismia

Onko sähkövirran avulla mahdollista tehdä jokin aine diamagneettiseksi samalla tapaa kun rautakappale voidaan tehdä ferromagneettiseksi?

Tässä on kysyjällä hieman käsitteet sekaisin. Ferromagnetismilla siis tarkoitetaan ilmiötä, jossa magnettikenttään tuotu kappale magnetoituu voimakkaasti (ja vahvistaa täten ulkoista kenttää) sekä jää magnetoituneeksi vielä senkin jälkeen kun kappale ei enää ole magneettikentässä. Ferromagneettista ainetta on esimerkiksi juuri rauta (myös nikkeli, koboltti ja gadolinium). Rautakappaletta ei voi tehdä ferromagneettiseksi sähkövirralla tai muutenkaan. Ferromagneettisuus on raudan atomitason rakenteeseen liittyvä ominaisuus.

Diamagnetismi on ilmiö, jossa magneettikenttään tuotu kappale magnetoituu heikosti ulkoista kenttää vastaan. Kappale siis heikentää ulkoista kenttää. Diamagnetismi on paljon heikompi ilmiö kuin ferromagnetismi, ja on lähes riippumaton lämpötilasta. Sähkövirralla ei siis voi saada aikaan aineen diamagneettisuutta. Diamagneettiset aineet eivät jää magnetoituneiksi.

Paramagnetismi taasen on ilmiö, jossa kappale magnetoituu heikosti ulkoisen kentän suuntaisesti. Paramagnetismi heikentyy lämpötilan kasvaessa. Myöskään paramagneettiset aineet eivät jää magnetoituneiksi.

Tommi Kokkonen, tohtorikoulutettava
Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Mitä konetiskiaineiden ”emäksisyyttä lisäävä aine” on?

Tutkimme 8. luokan kemian tunnilla mm. eri aineiden pH-arvoja. Eräs oppilaistani kysyi tutkimusten jälkeen: Mitä konetiskiaine on Tiskiainepakkauksen kyljessä sisällöstä on kerrottu mm. happipitoiset valkaisuaineet, polykarboksylaatit, ionittomat pinta-aktiiviset aineet, fosfonaatit, entsyymit ja hajusteet. Netistä löysin myös maininnan ”emäksisyyttä lisäävä aine”. Nyt olisin kysynyt, mitä tuo emäksisyyttä lisäävä aine konetistiaineissa on? Mikä aikaansaa konetiskiaineen voimakkaan emäksisyyden? Tuli myös mieleeni, voisiko emäksisyyttä lisäävä aine olla ”markkinasalaisuus”, kun sitä en mistään purkista löytänyt?

Konetiskiaine on yksi kodin voimakkaimpia puhdistuskemikaaleja. Konetiskiaineiden pH on erittäin korkea, ja konetiskiaineiden emäksisyys tekeekin niistä ihoa ja silmiä voimakkaasti ärsyttäviä ja jopa syövyttäviä. Emäksisyyttä edistävä aine lisää tuotteen emäksisyyttä tehostaen sen puhdistuskykyä. Erityisesti rasvainen lika ja ruoantähteet vaativat voimakasta emäksisyyttä puhdistuakseen.

Emäksisyyttä lisääviä aineita ovat esimerkiksi fosfaatit, joiden käyttöä pyritään nykyisin välttämään niiden vesistöjä rehevöittävän vaikutuksen takia. Valmistajat voivat vahvistaa konetiskiaineiden emäksisyyttä käyttämällä esimerkiksi natriumkarbonaattia (”soodaa”) fosfaattien sijasta. Cleanright.eu-sivuston mukaan kolmitehoisessa pyykinpesutabletissa emäksisyyttä lisäävää natriumkarbonaattia on 0–35 % eli merkittävä määrä.

Aalto-yliopiston LUMARTS-laboratoriossa on tekemisen meininki

LUMARTS-laboratorio Espoon Otaniemessä erikoistuu luonnontieteiden ja biotaiteen opetuksen yhdistämiseen. Marraskuussa avajaisiaan viettäneen LUMARTS-laboratorion toiminta käynnistyi jo keväällä 2013.

Keväällä toimintansa aloittanut LUMARTS-laboratorio vietti virallisia avajaisiaan marraskuussa. Laboratoriossa on järjestetty kursseja keväästä lähtien ja syksyn aikana toiminta on entistä vilkkaampaa. Avajaisten aikana tiloissa työskenteli Munkkiniemen lukion opiskelijoita, jotka valmistautuivat opettajiensa johdolla keväällä Ateenassa käytäviin European Union Science Olympiad -kisoja varten.

Avajaisissa puhunut LUMA-keskus Aallon johtaja Kai Zenger kertoi LUMARTS-laboratorion perustamisesta.

LUMARTS-laboratoriomme on otettu hyvin vastaan Otaniemen lähikouluissa, vaikka varsinainen työ onkin vasta aluillaan,” Zenger sanoi.

Sähkötekniikan korkeakoulun varadekaani Keijo Nikoskinen oli tyytyväinen, että Sähkötekniikan korkeakoulu, dekaani Tuija Pulkkisen johdolla, koki asian niin tärkeänä, että LUMA-keskukseen päätettiin satsata. Lisäksi Nikoskinen kiitti laboratorion aktiivisina puuhaajina toimineita projektipäällikkö Pirjo Putilaa ja yliopistonlehtori Kai Zengeriä.

“Jokaisella hankkeella on aina oltava joku taho, joka sille omistautuu. Kiitos, kun jaksaneet vetää välillä raskastakin LUMA-vankkuria eteenpäin,” Nikoskinen kiitteli.

Yhdessä olemme enemmän

Johtaja, professori Maija Aksela toi terveisensä LUMA-keskus Suomesta, jonka avajaisjuhlallisuuksia vietettiin niinikään marraskuussa. LUMA-keskus Aalto on kahdeksas virallinen LUMA-keskus Suomen jäsen. Aksela korosti erityisesti yhteistyön merkitystä.

“Puhun suoraan sydämestäni, kun sanon, että tämä on ilon päivä. Tämä on vaatinut paljon yhteistyötä, mutta LUMA-keskuksen iskulausetta lainatakseni – yhdessä olemme enemmän,” Aksela painotti.

Espoon koulujen puolesta aktiivisena toimijana LUMARTS-laboratoriossa toiminut opettaja, Olarin lukion apulaisrehtori Maija Flinkman koki, että luokalla on suuri merkitys pääkaupunkiseudun kouluille.

Hän koki positiivisena myös sen, että sen sijaan, että yliopistosta tulisi koulujen suuntaan vaatimuksia siitä, mitä opiskelijoiden pitäisi opiskelemaan tullessa osata, lukiokenttä on kutsuttu yliopistojen kanssa tasavertaiseen yhteistyöhön.

“Olen varma, että tämä alkanut yhteistyö koituu meidän kaikkien iloksi ja opiskelijoiden suureksi hyödyksi,” Flinkman iloitsi.

Teksti: Milla Eronen.

COMBLAB-tutkimusprojektissa kehitetään kokeellisia töitä tutkimukselliseen opiskeluun

Eurooppalaisen COMBLAB-yhteistyöprojektin tavoitteena on kehittää uusia tutkimuksellisia töitä kemian, fysiikan ja biologian opetukseen.

COMBLAB-projekti käynnistyi vuoden 2012 alussa. Mukana on kuusi eurooppalaista yliopistoa Espanjasta, Itävallasta, Slovakiasta, Suomesta ja Tšekistä. COMBLAB-projektissa kehitetään kokeellisia töitä kemian, fysiikan ja biologian opetukseen. Ensimmäisiä versioita töistä testattiin viime kevätlukukaudella ja alustavien tulosten perusteella kehitettiin uudet versiot. Näitä uusia versioita on tarkoitus testata ensi keväänä.

Mittausautomaatioteknologia mukaan kokeellisin töihin

COMBLAB-projektin tavoitteena on kehittää kokeellisia töitä, jotka hyödyntävät mittausautomaatioteknologiaa tutkimuksellisessa opetuksessa. Kehitettäville töille asetettiin kahdenlaisia tavoitteita: niiden tulee tukea oppilaan kykyä hyödyntää aiempaa tietoaan uudessa kontekstissa, sekä edistää heidän taitoja tuottaa uutta tietoa tutkimuksellisella työskentelyllä.

Onko koulussasi mittausautomaatiovälineet? Oletko miettinyt niiden hankkimista? Nyt voit tulla testaamaan eri mittausautomaatiovälineiden soveltamista veteen liittyvällä tutkimuksellisella kokeellisuudella. Voit ottaa omat mittausanturisi mukaan ja saada opastusta niiden käyttöön. Tule Kumpulan tiedekampukselle Helsinkiin torstaina 21.11.2013 klo 17.00-19.30. Ilmoittauduthan etukäteen, 14.11. mennessä.

Nämä tavoitteet on yhdistetty tutkimuksellisen opiskelun vaiheisiin. Oppilaat oppivat hyödyntämään aiempaa tietoaan kemiasta ja tutkimuksellisuudesta määritellessään tieteellisiä kysymyksiä ja laatiessaan ennusteita siitä mitä tutkimuksessa voi tapahtua. Aiemman tiedon hyödyntämistä tarvitaan myös tutkimuskysymyksen valinnassa ja hypoteesin laadinnassa. Uuden tiedon tuottamisen taitoja harjoitellaan kun oppilaat pyrkivät vastaamaan tutkimuskysymykseensä. He joutuvat suunnittelemaan koejärjestelyn, käsittelemään tuottamaansa mittausaineistoa, arvioimaan saamiaan tuloksia, sekä laatimaan selityksen ja vastauksen tutkimuskysymykseensä.

Kaikki kehitettävät työt sisältävät viisi vaihetta: sitouttamisen, virittäytymisen, koejärjestelyn suunnittelun ja toteutuksen, johtopäätösten teon, sekä tulosten esittämisen. Sitouttamisvaiheessa esitetään työlle taustatarina, jonka tarkoituksena on tarjota tutkimukselle merkityksellinen ja kiinnostava konteksti. Virittäytymisvaiheen tarkoituksena on helpottaa varsinaisen tutkimuksen suorittamista: oppilaat voivat esimerkiksi opetella käyttämään työssä tarvittavia mittausautomaatiolaitteita, palauttaa mieleensä työhön liittyviä käsitteitä, tai kerrata työhön liittyvien kuvaajien piirtämistä ja tulkintaa ennen varsinaista tutkimusta.

Töiden kolmas vaihe on koejärjestelyn suunnittelu ja toteutus. Tässä vaiheessa oppilaat saavat tehtäväkseen miettiä sitouttamisvaiheessa esitettyyn kysymykseen liittyvä tutkimuskysymys, jota he pystyvät kokeellisesti tutkimaan, sekä suunnittelemaan koejärjestelyn kysymykseen vastaamista varten. Tähän vaiheeseen sisältyy myös hypoteesin laadinta. Kokeen suorittamisen jälkeen seuraa johtopäätösten teko. Oppilaiden tehtävänä on arvioida ja selittää keräämäänsä tutkimusaineisto, sekä tehdä johtopäätöksiä aineiston ja aiempien tietojensa perusteella. Viimeiseksi työohjeeseen kuuluu kommunikaatiovaihe, jonka aikana oppilaat vastaavat sitouttamisvaiheen kysymykseen ja esittävät saamansa tulokset muille opiskelijoille. Tähän vaiheeseen voi sisältyä myös tiedon soveltamista vaativia tehtäviä.

Töiden tarkoituksena on siis etsiä vastausta kontekstiin sidottuun ongelmaan kokeellisen tutkimuksen ja aiempien tietojen avulla. Tämä on haastava tehtävä oppilaille, mutta työn vaiheistamisen toivotaan tukevan oppilaita tehtävässä. Aiemman tutkimuksen perusteella katsomme mittausautomaation soveltuvan tutkimuksellisessa opiskelussa juuri tutkimusaineiston keruun nopeuttamiseen sekä graafisessa muodossa esitetyn tutkimusaineiston tulkintataitojen harjoitteluun. Tämä lähtökohta on ohjannut meitä töiden suunnittelussa, ja tarkoituksenamme on myös tutkia ja arvioida onnistumistamme.

Seuraavaksi kehitettyjä töitä on tarkoitus testata kiinnostuneiden opettajien kanssa.

Projektin päättyessä joulukuussa 2014 lopussa opettajille on tarjolla ainakin kuusi kemian työtä, kuusi fysiikan työtä ja kolme biologian työtä.

Lue lisää COMBLAB-projektista LUMAT-lehden uusimmasta numerosta: Tolvanen, S., & Aksela, M. (2013). Mittausautomaation hyödyntäminen tutkimuksellisessa kemian opiskelussa. LUMAT, 1(4), 379-386.

Hanke on rahoitettu Euroopan komission tuella. Tästä julkaisusta vastaa ainoastaan sen laatija, eikä komissio ole vastuussa siihen sisältyvien tietojen mahdollisesta käytöstä.

Teksti: Simo Tolvanen.